电桥放大器的原理及应用

电桥放大器的原理及应用入电桥放大器电桥放大器的原理及应用摘要：在非电量测量仪器中经常采用电阻传感器,通过对电阻传感器中电阻的相对变化的测量来检测一些非电量。电阻传感器都是通过电桥的连接方式,将被测非电量转换成电压或电流信号，并用放大器做进一步放大。这种由电阻传感器电桥和运放组成的运放电路被称为电桥放大器。电桥放大器是非电量测试系统中常见的一种放大电路量测量；非线性误差ThePrincipleandApplicationoftheBridgeAmplifierAbstract:Resistivesensorsareoftenusedinnon-powermeasuringinstrumentsandthemeasurementoftheresistor'srelativechangeinresistivesensorcanbeusedtodetectsomeofthenon-electricity.Resistivesensorsarebasedontheconnectionofthebridgeandthemeasurednon-electricityisconvertedintoavoltageorcurrentsignalandthenamplifierfurtheramplification.TheopampcircuitcomposedofresistivesensorbridgeandopampiscalledBridgeAmplifier.BridgeAmplifierisacommonkindofamplifiercircuitinanon-electricitytestarticlewillfocusontheBridgeAmplifier'sprinciples,applications,applicationproblemsandsolutions.Keywords:Bridgeamplifier；Non-powermeasurement；Nonlinearityerror，电子检测技术得到了广泛的应用，在非电量的检测中,常常使用电阻传感器将一些非电物理量如压力、光、热、湿度、流量等转换为电阻量的变化,然后再转换为电压进行测量。由于传感器的变化量常常是在一个参考状态的初始值基础上进行变化,为了获取纯变化量,一般利用电桥电路来抑制初始值。在电桥电路的输出较小时,又需要用集成运算放大器与之配合,这样就形成了应用广泛的电阻电桥2出电压U为U通过运算放大U=(Z4Z3)UabZ+ZZ+Z2413U是浮置的，所以U在R和R中无电流流过。因a点为虚地，故U反馈到R两端的电1201于是可得若令Z=Z=Z=R，1224133由此可知，单臂反相关，增益比较稳定，只需U=(1+2)U622输入电桥放大器的增益与桥臂电阻无要调节R或R，就可以方便的实现电12路增益的调节。但该电路的电桥电源一定要浮置，这给电路设计带来麻烦，而且电路输0器2REE(1+6)IR+2R2N2+6IN2若运算放大器为理u=uIR+2R2N2+6IN2数6<<1,且R>>R,则上式可222上面两种电桥放大器，只有当6很小时，输出电压和6之间才具有较好的线性关系，当6较大时(约大于~)时，非线性就变得逐渐显着起来。为了使输出电压与传感系，可把传感器构成的可变桥臂R(1+6)接在运算放大器uAuabau和输出电压u分别为bo当R=R时，上式可写成3应变计、热敏电阻等均可采用这种电路。需要注意的问题：⑴为增强桥路抗共模干扰能力，元件应当匹配。两个输入电阻R的电阻值必须相1等。等⑵在改变灵敏度(或者调解增益)时，需要调解两个电阻值以保持输入电压为零，所以该电路的校准很困难。产生误差[5]。将输出电压u代入上式，可以得到E'，即ofEu=R2+6知，输出电压uo与偏移o1-(1+2Rf)R26量6是非线性关系，为了使其线性化，可取桥路元件满足以1下条件式，即RR化，可取桥路元件满足以1下条件式，即将该条件式代入输出电压u表达式和参考电压E'的表达式，化简可得桥路参考电压E'o为因此，该桥路的输出电压u的o6E'=E(1+)2⑴尽管桥路两端参考电压与偏移量6有关，且是非线性函数，但当给定条件式时，输出电压u与偏移量6是线性关系。o⑵输出电压u与偏移量6成正比，因此E起到线性补偿作用。o考电压E可以是直流，也可以是交流，但其幅度应该相当稳定。在调整电路中，应根据电桥灵敏度选取电阻R和R的值，再由关系式f12f12123ffE电桥放大器的性能改善平衡输出电压之间呈现非线性特性，尤其在电阻值变化较大时，不平衡输出电压的非线性愈加严重，因而极大地影响了不平衡电桥的放大器放大几百倍，甚至上千倍，放大器失调电压及其漂移也是影响系统测量准确度的重要因素。为了提高系统测量的准确度，必须研究不平衡输出电压的非线性误差和放大们以1电压反馈可变电压源激励电桥A为：.2电流反馈单臂电桥单臂电桥工作时，信号响应输出误差为负，前面分析过电压反馈可变电压源供电可压反馈放大器，其失调电压为V，反馈电阻为R。通过解析分析,求解电桥线性化输osFFF该电阻是非常烦琐的工作，调整不准确，影响非线性校正的效果。放大器A1的失调电压及其漂移对测量带来较大的误差。2.1.3放大器控制电流输出型电桥前面两种校正电路都是电桥输出不平衡电压，现改变电桥不平衡输出方式，采用放VRFA1RR+ΔRI2I1I3RRIFA2V1从而引起电桥的不平衡电流输出，通过放大器A2和反馈电阻RF产生输出电压。图中放式中A=2R/R。F由上述分析可知，这种放大器反馈方式可线性化电桥输出，无任何调节环节，电路简单，易于实现，系统增益调整简单；从上式可以看出，放大器A2的失调电压与放大A当采用两个同一种型号的双极性放大器时，两个放大器的失调电压温漂变化方向一致，在相同温度下，其变化大小比较接近，有非常好的补偿作用，保守估算也能使失调电压及其漂移的影响减小5倍。因此，失调电压及其漂移对测量准确度的影响很小，是较理想的测量线路[11]。x值信号,对电源波动和随电源线带进的干扰频率信号在A、B两点产生的干扰差号是需抑制的。当电桥处于平衡状态时,电源干扰信号在A、B两点产生的干扰差值信号为零。但由于R的变化,电桥处于非平衡工作状态,故电源干扰信号必然在A、B两xxx232.2.1两种电桥放大器对干扰频率信号的抑制能力EEESABE为e'。再设R=R=R=R,6=R/R，且恒流源对干扰频率信号e呈现的内阻ESAB123xEHEx改进型电桥放大器的误差因子远小于普通电桥的误差因子。又因为运算放大器输出端的干扰输出信号与误差因子成正比关系[13]，设运算放大为U=e•K，U'=e'•K，当61时，两种电桥放大器输出干扰频率信号的EoutESABEEoutESABEE3电桥放大器应用举例量使用了电阻电桥作为把非电量变换为电信号的变换由该o21电路。该电路能对外部环境干扰及内部电路产生的零点漂移具有较好的抑制作用，且电路结构简单，能对弱信号实现无干扰放大，大大提高了测量信号的信噪比，可满足较高EA1C路图阻R、0t454503后，可使输出电压U=0，则稳零过程结束。因而，在无被测信号输入情况下，排除了0容C具有存储干扰和零漂等效电压的功能。这时若把传感设R=R为一固定值，当改变电桥电源E时，电压U发生变化，而E的变化代表了环t01C电压信号。然后开始改变R,由于R的变化代表被测温度的变化，这样在E的变化情况tt1用和稳零性能好等特点，为了提高电路的特器。积分电容要求电容量大，漏电小。通常模拟电子开关导通电阻R为几百欧姆，而电阻R的取值为几百千欧量级，即R>>R，故模拟on33on在电子秤中，传感器是一个十分重要的元件，因此对传感器的选择也显的特别的重产生的最人偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说，传感器的量程越接近分配到荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。传感器量程的计算公式是在的量程应根据皮带秤的最大流量来选择。在实际工作中，要求称重传感器的有效量程在50%，精度为%，性好、工作稳定等优点，广泛用于各种结构的动、静该称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组本设计的测量电路采用最常见的桥式测量电路，用到的是电阻应变传感器半桥式测量电路。它的两只应变片和两只电阻贴在弹性梁上，测量电阻随重力变化导致弹性梁应信号电压可由下式给出：上式说明电桥的输出